一种复合光伏电池封装胶膜材料及其制备方法与流程

本发明属于光伏配件、光伏材料，具体涉及一种复合光伏电池封装胶膜材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着光伏产业的发展，人们发现光伏组件及光伏电站在实际运行过程中会出现性能的大幅衰减，最高衰减可达50%以上，使得光伏组件输出功率一直减小，严重影响光伏组件的发电使用，尤其是在沿海、海岛及高温湿热环境下长期使用时问题最为明显。

2、研究表明，导致出现这一问题的原因是常规的电池封装胶膜（eva）较差的密封性、阻水性、抗老化性、热稳定性、低体积电阻率等。由于长期在沿海、海岛等高温湿热环境下使用光伏组件，使得组件表面的eva发生老化，水汽通过电池封装胶膜（eva）或背板进入组件，造成eva材料的酯键分解，产生自由移动的醋酸。自由移动的醋酸与玻璃表面析出的碱反应，产生自由移动的na+，na+在系统电压的作用下移动，经过玻璃、eva与玻璃的界面、eva、背板材料和边框密封材料等到达金属边框，即产生了漏电流，最终导致光伏组件的输出功率下降。同时，在高温环境下，常规的eva由于热稳定性差，半导体的反向饱和电流密度迅速增大，导致漏电流也增大；湿度增加也会加速eva酯键的水分解，加快na+的产生，从而加速组件衰减现象，导致光伏组件输出功率一直减小，严重影响光伏组件的发电使用。

3、目前通过不同添加剂去改善膜性能，但在提高eva膜一个性能的同时也降低了其他的性能，未取得一个平衡点，严重影响使用。例如申请号为：201711486567.4的中国发明专利公开一种用于光伏eva胶膜的光稳定剂组合物，其
技术实现要素：
主要围绕添加剂光稳定剂，通过采用复合调配的方式来改良光稳定性，以达到耐候性要求。申请号为：201710425144.5的中国发明专利公开一种光伏eva胶膜及其制备方法，其通过添加一些无机填料来提高eva胶膜粘结强度。申请号为：201410015122.8的中国发明专利公开一种氟化合物改性的eva封装胶膜及其制备方法，其通过使用含氟化合物对eva胶膜进行改性，提高eva胶膜的水汽阻隔性和绝缘性，但该方法所制备的胶膜很快会发生老化和降解。

4、因此，亟需一种新型复合光伏电池封装胶膜材料来改善现有材料存在的问题及不足。

技术实现思路

1、针对上述不足，本发明的目的在于提供一种复合光伏电池封装胶膜材料及其制备方法，解决现有光伏电池封装胶膜材料因阻水性、热稳定性差、抗老化能力弱、体积电阻率低、eva酯键易水解等原因所造成光伏组件性能衰减快的问题。

2、为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

3、本发明提供一种复合光伏电池封装胶膜材料，按重量份计，包括：乙烯-醋酸乙烯酯100份、交联剂0.2-3份、助交联剂0.2-2份、疏水性硅烷偶联剂0.3-2份、紫外线吸收剂0.1-0.5份、稀土元素0.2-0.5份。

4、优选的，乙烯-醋酸乙烯酯中醋酸乙烯的质量百分含量为26%-35%，熔融指数为20-40g/10min。

5、优选的，交联剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、2，5-二甲基-2，5-双(过氧化叔丁基)己烷中的一种或多种。

6、优选的，助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种。

7、优选的，疏水性硅烷偶联剂为乙烯基三（2-甲氧乙氧基）硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-丙烯氧基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

8、优选的，紫外线吸收剂为聚丁二酸（4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇）酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯中的一种或多种。

9、优选的，上述复合材料还包括助剂，助剂包括抗氧剂0.1-0.4份、除酸剂0.1-0.3份、阻燃剂0.2-0.5份、导热剂0.2-0.8份。

10、优选的，抗氧剂为1，3，5-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸、β-（3,5-二叔丁基，4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯中的一种或多种；所述阻燃剂为三聚磷酸盐、聚磷酸酯、六溴环十二烷中的一种或多种；所述导热剂为纳米氧化锌、氧化镁、石墨、碳纤维改性聚酰亚胺中的一种或多种。除酸剂可以为mgo、ca(oh)2等碱性化合物中的一种或多种。

11、本发明还提供一种复合光伏电池封装胶膜材料的制备方法，包括以下步骤：

12、（1）将乙烯-醋酸乙烯酯搅拌均匀后，加入交联剂、助交联剂、疏水性硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、助剂和稀土元素继续搅拌，形成均匀的混合物；

13、（2）将混合物在双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出，再将熔融挤出的物料进行流延成膜，冷却、收卷，得到所述复合光伏电池封装胶膜材料。

14、优选的，步骤（1）搅拌的温度为常温，搅拌转速为4000~5000r/min，搅拌时间为30~40min。

15、优选的，步骤（2）双螺杆挤出机依次设有一区、二区、三区、四区、五区、六区；一区、二区和三区的温度控制为65~75℃，四区、五区和六区的温度控制为75~85℃；双螺杆挤出机的机头温度为80~82℃、熔体温度为83~85℃、模具头部温度为90~95℃。模具头部温度最高不能超95℃，否则，乙烯-醋酸乙烯酯提前在设备中发生交联，造成机器模头堵塞。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明所制备的新型复合光伏电池封装胶膜材料具有优异的抗水解、抗老化性、较好的导热性、较强的阻水性、较高的体积电阻率，可在高温湿热等环境下长期使用而不发生降解，降低了封装胶膜内离子迁移率，有效减缓了光伏组件性能衰减速率，延长了光伏组件在恶劣环境下的使用寿命。

技术特征：

1.一种复合光伏电池封装胶膜材料，其特征在于，按重量份计，包括：乙烯-醋酸乙烯酯100份、交联剂0.2-3份、助交联剂0.2-2份、疏水性硅烷偶联剂0.3-2份、紫外线吸收剂0.1-0.5份、稀土元素0.2-0.5份。

2.根据权利要求1所述的复合光伏电池封装胶膜材料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯中醋酸乙烯的质量百分含量为26%-35%，熔融指数为20-40g/10min。

3.根据权利要求1所述的复合光伏电池封装胶膜材料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、2，5-二甲基-2，5-双(过氧化叔丁基)己烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的复合光伏电池封装胶膜材料，其特征在于，所述助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的复合光伏电池封装胶膜材料，其特征在于，所述疏水性硅烷偶联剂为乙烯基三（2-甲氧乙氧基）硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-丙烯氧基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的复合光伏电池封装胶膜材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为聚丁二酸（4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇）酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的复合光伏电池封装胶膜材料，其特征在于，还包括助剂，所述助剂包括抗氧剂0.1-0.4份、除酸剂0.1-0.3份、阻燃剂0.2-0.5份、导热剂0.2-0.8份。

8.根据权利要求7所述的复合光伏电池封装胶膜材料，其特征在于，所述抗氧剂为1，3，5-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸、β-（3,5-二叔丁基，4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯中的一种或多种；所述阻燃剂为三聚磷酸盐、聚磷酸酯、六溴环十二烷中的一种或多种；所述导热剂为纳米氧化锌、氧化镁、石墨、碳纤维改性聚酰亚胺中的一种或多种。

9.根据权利要求1~8任一项所述的复合光伏电池封装胶膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的复合光伏电池封装胶膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述双螺杆挤出机依次设有一区、二区、三区、四区、五区、六区；所述一区、二区和三区的温度控制为65~75℃，所述四区、五区和六区的温度控制为75~85℃；所述双螺杆挤出机的机头温度为80~82℃、熔体温度为83~85℃、模具头部温度为90~95℃。

技术总结
本发明公开了一种复合光伏电池封装胶膜材料及其制备方法。按重量份计，该复合光伏电池封装胶膜材料包括：乙烯‑醋酸乙烯酯100份、交联剂0.2‑3份、助交联剂0.2‑2份、疏水性硅烷偶联剂0.3‑2份、紫外线吸收剂0.1‑0.5份、稀土元素0.2‑0.5份。本发明所制备的新型复合光伏电池封装胶膜材料具有优异的抗水解、抗老化性、较好的导热性、较强的阻水性、较高的体积电阻率，可在高温湿热等环境下长期使用而不发生降解，降低了封装胶膜内离子迁移率，有效减缓了光伏组件性能衰减速率，延长了光伏组件在恶劣环境下的使用寿命。

技术研发人员：范晶,陈思安,孙震,张海波,余猛
受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶集团有限公司第七一二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4